基于AMESim和Simulink的主动升沉补偿系统仿真分析

通过AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的方法建立二次调节主动升沉补偿系统的仿真模型，模型加入了时变和非线性因素的影响，能较为真实地反映实际主动升沉补偿系统特性和实现各种控制策略。研究结果表明：采用具有双前馈补偿的串级PID闭环控制，提高了系统的升沉补偿精度；变量机构与二次元件斜盘配合的间隙等非线性因素会降低系统补偿精度；绞车的非线性摩擦力矩对补偿精度的影响较小。     

基于LMS滤波的复合跟瞄技术

建立复合轴跟瞄系统的总体控制结构和典型被控对象模型,分析图像延迟对跟瞄精度的影响。为补偿延迟,提高光束指向精度,根据粗精2级跟踪的视场耦合特点,提出利用粗跟踪脱靶量作为精跟瞄参考控制量的方法;针对粗、精系统间采样频率的差异,以及粗跟踪脱靶量的非线性和难以准确建模特性,采用基于LMS自适应滤波的方法,对粗、精跟踪脱靶量进行统计学习和滤波;最后,在典型被控对象的基础上建立系统仿真模型并进行验证,结果表明采用LMS自适应滤波后,跟瞄精度得到改善。     

差分方程在船舶电液比例阀控缸机构建模方法

为了克服海洋环境中巨型波浪的恶劣环境,需要为船舶配备升沉运动补偿系统。当前船舶通用的补偿系统是基于一定的控制算法控制液压系统进行广义补偿,使得平台的广义升沉运动大幅度下降,并消除或减弱由波浪引起的船舶横向摇动和纵向摇动。本文主要使用电液比例原理建立电液比例阀控缸机构模型以及升沉补偿系统的数学模型,并用系统识别技术建立了差分方程模型。通过各机构相互的位移及受力模型,解决了船舶升沉补偿系统滞后大、惯性大的问题。     

基于力与力矩补偿的挖泥船动力定位反步法控制研究

针对挖泥船工作过程中受强干扰的特点,提出了基于力、力矩前馈补偿与非线性反步法控制结合的挖泥船动力定位控制.力和力矩传感器前馈补偿挖泥船工作过程的反作用力,反步法闭环控制保证在补偿误差及其它干扰作用下使系统的全局渐近稳定,输出渐近跟踪设定位置.仿真结果表明,设计的挖泥船动力定位控制器具有良好的跟踪性能,并对挖泥强干扰有较好的鲁棒性.     

船舶运动干扰力和力矩数学模型

为了准确计算船舶运动参数,以提高航海模拟器的模拟精度,本文基于欧拉理论建立船舶运动干扰力和力矩数学模型,考虑了水流压力、水力矩、风压力、风力矩、螺旋桨推力、螺旋桨力矩等力学参数对船身运动的影响。以某试验船为实例进行计算研究。结果表明,本文建立的数学模型与相关文献计算结果较为一致,本文建立的船舶运动干扰力和力矩数学模型具有较好的准确性。     

基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法

惯性器件(陀螺仪和加速度计)的性能直接影响惯导系统的精度,针对传统提高惯性器件精度途径存在的弊端,本文提出一种基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法。通过将加速度计输出与输入之间的关系转换为与旋转角之间的关系,利用最小二乘法估计出加速度计的零偏、比例系数、比例系数的非线性误差系数及交叉耦合误差系数,并进行相应的误差补偿。实验结果表明,利用旋转机构能够在100 s内准确估计出加速度计的各项误差系数,经补偿后能消除误差中的倍频分量,使加速度计输出精度大大提高,具有准确、高效、易操作的特点。     

基于极点配置的减摇水舱试验台架控制系统的研究

船舶减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备，准确模拟船舶在海浪中的运动是设计试验台架的关键，试验台架系统用电液力矩伺服控制系统来模拟海浪力矩。本文研究了极点配置控制方法在电液力矩伺服系统上的应用并进行仿真，仿真结果符合要求。     

基于模糊 PID 的光电跟踪系统自适应前馈补偿控制*

为降低干扰力矩对光电跟踪系统精度的影响,提出了基于模糊 P ID的光电跟踪系统前馈补偿控制方法。首先,分析了按扰动前馈补偿的控制原理,提出了自适应前馈补偿方法;然后,对用直流力矩电机驱动的光电跟踪系统进行了建模;最后,为光电跟踪系统位置环设计了模糊PID控制器,并在此基础上设计了与之相匹配的自适应前馈补偿函数。仿真结果表明,相对于PID控制的固定前馈补偿控制器,所设计的控制器加快了反应速度,大幅提高了控制精度。     

船用燃气轮机进口导叶自适应逆控制系统的设计与仿真

船用燃气轮机进口导叶(IGV)系统在机组甩负荷时,需要快速关闭以防止燃机超速。基于此控制需求以及被控对象的特性,采用基于先验知识的自适应逆控制(AIC),设计IGV控制系统以实现对其动态响应的控制。基于Simscape Fluids以及Multibody仿真环境,分别建立IGV电液驱动系统和机械执行机构的物理仿真模型;将模型导出至Lab VIEW,并利用Lab VIEW数字滤波器设计工具包,设计了自适应逆控制系统,并进行了仿真试验及结果分析。结果表明,所设计的自适应逆控制系统能满足控制需求。     

舰船目标运动预报方法中灰色系统的研究

舰船的短期运动预测有助于舰载武器系统的校准,从而提升武器系统的打击精度,由于舰船在海浪作用下持续不断做非线性多自由度运动,因此,必须建立一种非线性预测模型进行舰船目标运动的准确预报。本文介绍一种非线性灰度理论,结合该理论对舰船的短时纵摇角度等运动进行预测建模。结果表明,基于灰色系统的舰船目标运动预报有较高的精度。     

复杂系统误差传递的主次作用分析与控制

系统观测目标误差渗透着系统误差和随机误差,系统误差和随机误差的分离与溯源理论和应用一直是误差分析的难点和热点。文中基于系统误差和随机误差的互相关系与传递特征,提出了以传递函数为基础的误差传递模型,并基于该模型,将复杂系统划分为若干个子系统,分析了各子系统在观测目标误差中的主次作用（ primary and secondary position a-nalysis,PSPA）。算例表明,该理论能够分析得出引起观测误差灵敏度较高的子系统,这对于误差溯源、分析和控制误差,提高观测目标的精度具有一定的指导意义。     

MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统信号处理

针对MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统,进行了GPS信号调理、MEMS陀螺仪降噪以及磁传感器误差补偿研究。用双线性趋势外推法与MIMU陀螺仪信息对GPS信号进行处理,用AR（3）误差模型对MEMS陀螺仪去噪建模,用旋转标定方法对磁传感器进行误差补偿。通过对自行研制的MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统与高精度组合导航系统的室外跑车比对试验,验证了上述信号处理及误差补偿方法的有效性。     

两轴摇摆台误差补偿系统设计

解算了两轴摇摆台的位姿,分析了影响定位精度的原始误差,设计了基于BP神经网络学习方法的误差补偿系统,最后将该补偿系统应用于摇摆台机构,有效改善了机构的运动精度.     

非线性自整定PID主机数字调速器

调速系统是船舶主机遥控系统的核心组成部分,船舶主机性能优劣及寿命很大程度上取决于其调速系统的性能.分析船舶主机调速系统的特点,研究了基于径向基函数(RBF)神经网络自整定非线性PID的主机转速控制,基于内模原理的偏差重复补偿PI的主机油门控制.讨论了PID参数随偏差变化的规律,控制对象的Jacobian辨识和主机油门的重复控制补偿,并分别进行了仿真.结果表明,本文设计的非线性自整定重复控制补偿调速器在充分考虑偏差特性的情况下,有效提高系统的动态精度和抑制扰动的能力,改善主机运行的稳定性.     

软土地基围堤外侧桩基础施工时机*

在软土地基上修筑港口工程时,外侧栈桥桩基础的施工时机和工程安全直接受到围堤填筑加载过程的制约和影响。依托某一级渔港工程,通过围堤加载过程中软土地基侧向变形分析及深层水平位移跟踪监测数据的多元回归拟合,分析预测了地基水平位移随围堤加载过程的变化规律和发展趋势,在此基础上通过ANSYS三维建模分析围堤加载过程中灌注桩的内力及变形,最终确定了外侧灌注桩基础的施工时机。研究表明：该软土地基在加载过程中的侧向变形符合指数函数变化规律;围堤加载而导致软土地基产生的侧向变形对外侧灌注桩位移的影响作用比对其自身内力影响要大;当地基土体上部产生最大水平位移150 mm时,灌注桩混凝土的屈服应力安全度仍较大,据此可提出外侧栈桥灌注桩基础的施工时机,该方法可供类似工程设计与施工借鉴。     

深水试验水池大型升降平台多电机同步控制

深水试验水池是开展深海装备开发必不可少的试验手段,大型升降平台是其中的关键设备.大型高精度、高转速传动系统的多电机同步控制是最为核心的问题之一.同步控制算法的优劣直接影响系统的性能与可靠性.提出深水试验水池大型升降平台多电机同步协调控制系统构成方案,并提出一种新的基于拉力死区误差均衡及中心耦合误差的升降平台多电机同步协调控制策略,实现了拉力控制和位置控制的解耦;同时,提出了多电机控制的升降平台仿真系统,其仿真结果表明:所提出的控制策略同步稳定性能高、收敛速度快,具有很高的应用价值.     

磨抛机器人气电力控末端执行器负载特性研究

针对现有船舶制造业中人工打磨或砂带磨削等磨抛作业难以满足智能制造需求的现状,提出一种面向船舶磨抛机器人的气电混合式力控末端执行器,采用自适应变参数PID控制器对非对称气缸的气动力与大推力永磁直线同步电机的电磁力进行协调控制,实现作业接触力的实时补偿与精确控制。通过对气动系统、永磁直线同步电机系统、环境工件、力和速度控制器等进行建模与数值仿真,研究其负载波动响应与抗负载冲击特性。仿真结果表明,相比气动力控系统,气电混合式力控系统可消除气动系统振荡特性的影响,在35Hz范围内振动负载作用下的最大力波动幅值由138N(约为稳态值46%)减小至25N(约为稳态值8.4%)；在阶跃负载作用下气缸活塞杆位移振荡和接触力冲击次数显著减少,调整时间分别仅为前者的32.3%和27.3%,有效提高了抗负载波动与冲击特性,可提升船舶磨抛机器人作业质量。     

舰用高精度激光陀螺惯导内杆臂误差分析及补偿方法研究

对于高精度激光陀螺旋转惯导系统,大部分惯性器件误差都能够通过惯性测量单元（ IMU）旋转而调制掉,内杆臂误差不仅不能够被调制掉,反而因为 IMU旋转将误差引入到系统对准和导航过程中。基于此,本文对内杆臂误差进行分析与建模,推导内杆臂误差与导航速度误差之间的数学表达式,通过分析确定内杆臂长度和振动频率是影响内杆臂误差的2个因素,并提出基于内杆臂长度的误差补偿方法。最后,通过试验对内杆臂误差模型和补偿方法进行了验证。     

船用柴油机混合建模方法研究

鉴于单一的机理建模法和辨识建模法在船用柴油机建模领域都存在一定的不足,提出基于机理与网络辨识互补的船用柴油机混合建模方法。机理模型用来保证不同使用工况下的模型全局可信度,网络模型用来辨识系统中不可描述部分所带来的模型误差,二者通过互补形成混合模型。测试结果表明,采用混合建模方法可更好地反映船用柴油机的真实特性     

基于优化旋转矢量双子样算法的捷联惯导姿态解算

在捷联惯导系统中,姿态更新算法会对导航精度产生至关重要的影响.旋转矢量法在抑制不可交换性误差及其累积效应方面具有显著的优点.为兼顾姿态解算的实时性与精确性,文中基于旋转矢量双子样算法原理推导其误差补偿项,并进行了圆锥运动环境下的算法优化,以提高算法的动态适应性,从而形成了优化的旋转矢量双子样算法.最后通过与传统四元数法进行对比分析,表明在捷联惯导姿态解算中,采用优化旋转矢量双子样算法不仅可较好满足系统实时性要求,同时还能较明显地提高解算精度.